Alveolárny a vydychovaný vzduch má. Chemické zloženie vzduchu a jeho hygienický význam. I. Organizačný moment

Význam dychu

Dýchanie je životne dôležitý proces neustálej výmeny plynov medzi telom a jeho vonkajším prostredím. V procese dýchania človek absorbuje z životné prostredie kyslík a uvoľňuje oxid uhličitý.

Takmer všetky zložité reakcie premeny látok v tele prebiehajú s povinnou účasťou kyslíka. Bez kyslíka je metabolizmus nemožný a na zachovanie života je potrebný neustály prísun kyslíka. V dôsledku látkovej premeny vzniká v bunkách a tkanivách oxid uhličitý, ktorý treba z tela odstraňovať. Akumulácia značného množstva oxid uhličitý vnútri tela je nebezpečný. Oxid uhličitý je prenášaný krvou do dýchacích orgánov a vydychovaný. Kyslík vstupujúci do dýchacích orgánov počas inhalácie difunduje do krvi a krvou sa dodáva do orgánov a tkanív.

V ľudskom a zvieracom organizme nie sú zásoby kyslíka, a preto je jeho nepretržitý prísun do organizmu životnou nevyhnutnosťou. Ak človek v nevyhnutných prípadoch dokáže žiť bez jedla viac ako mesiac, bez vody do 10 dní, tak pri nedostatku kyslíka nastanú nezvratné zmeny do 5-7 minút.

Zloženie vdychovaného, ​​vydychovaného a alveolárneho vzduchu

Striedavým nádychom a výdychom človek ventiluje pľúca, pričom udržiava relatívne konštantné zloženie plynu v pľúcnych mechúrikoch (alveolách). Osoba dýcha atmosferický vzduch s vysokým obsahom kyslíka (20,9 %) a nízkym obsahom oxidu uhličitého (0,03 %) a vydychuje vzduch, v ktorom je kyslík 16,3 %, oxid uhličitý 4 % (tabuľka 8).

Zloženie alveolárneho vzduchu sa výrazne líši od zloženia atmosférického, vdychovaného vzduchu. Má menej kyslíka (14,2 %) a veľké množstvo oxid uhličitý (5,2 %).

Dusík a inertné plyny, ktoré sú súčasťou vzduchu, sa nezúčastňujú dýchania a ich obsah vo vdychovanom, vydychovanom a alveolárnom vzduchu je takmer rovnaký.

Prečo je vo vydychovanom vzduchu viac kyslíka ako v alveolárnom vzduchu? Vysvetľuje to skutočnosť, že počas výdychu sa vzduch, ktorý je v dýchacích orgánoch, v dýchacích cestách, zmiešava s alveolárnym vzduchom.

Čiastočný tlak a napätie plynov

V pľúcach prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu do krvi a oxid uhličitý z krvi vstupuje do pľúc. Prechod plynov zo vzduchu na kvapalinu az kvapaliny na vzduch nastáva v dôsledku rozdielu parciálneho tlaku týchto plynov vo vzduchu a kvapaline. Parciálny tlak je časť celkového tlaku, ktorá pripadá na podiel daného plynu v zmesi plynov. Čím vyššie je percento plynu v zmesi, tým vyšší je jej parciálny tlak. Atmosférický vzduch, ako viete, je zmes plynov. Atmosférický tlak vzduchu 760 mm Hg. čl. Parciálny tlak kyslíka v atmosférickom vzduchu je 20,94 % zo 760 mm, t.j. 159 mm; dusík - 79,03 % zo 760 mm, t.j. asi 600 mm; v atmosférickom vzduchu je málo oxidu uhličitého - 0,03%, preto jeho parciálny tlak je 0,03% zo 760 mm - 0,2 mm Hg. čl.

Pre plyny rozpustené v kvapaline sa používa pojem "napätie", ktorý zodpovedá pojmu "parciálny tlak", ktorý sa používa pre voľné plyny. Napätie plynu sa vyjadruje v rovnakých jednotkách ako tlak (v mmHg). Ak je parciálny tlak plynu v prostredí vyšší ako napätie tohto plynu v kvapaline, plyn sa v kvapaline rozpúšťa.

Parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu je 100-105 mm Hg. Art., a v krvi prúdiacej do pľúc je tlak kyslíka v priemere 60 mm Hg. Art., teda v pľúcach kyslík z alveolárneho vzduchu prechádza do krvi.

Pohyb plynov prebieha podľa zákonov difúzie, podľa ktorých sa plyn šíri z prostredia s vysokým parciálnym tlakom do prostredia s nižším tlakom.

Výmena plynov v pľúcach

Prechod kyslíka v pľúcach z alveolárneho vzduchu do krvi a tok oxidu uhličitého z krvi do pľúc sa riadia zákonmi opísanými vyššie.

Vďaka práci veľkého ruského fyziológa Ivana Michajloviča Sechenova bolo možné študovať zloženie plynov v krvi a podmienky výmeny plynov v pľúcach a tkanivách.

Výmena plynov v pľúcach prebieha medzi alveolárnym vzduchom a krvou difúziou. Pľúcne alveoly sú obklopené hustou sieťou kapilár. Steny alveol a kapilár sú veľmi tenké, čo prispieva k prenikaniu plynov z pľúc do krvi a naopak. Výmena plynov závisí od veľkosti povrchu, cez ktorý sa uskutočňuje difúzia plynov, a od rozdielu parciálneho tlaku (napätia) difúznych plynov. S hlbokým nádychom sa alveoly naťahujú a ich povrch dosahuje 100-105 m2. Veľký je aj povrch kapilár v pľúcach. Medzi parciálnym tlakom plynov v alveolárnom vzduchu a napätím týchto plynov vo venóznej krvi je dostatočný rozdiel (tab. 9).

Z tabuľky 9 vyplýva, že rozdiel medzi napätím plynov vo venóznej krvi a ich parciálnym tlakom v alveolárnom vzduchu je pre kyslík 110 - 40 = 70 mm Hg. Art., a pre oxid uhličitý 47 - 40 = 7 mm Hg. čl.

Empiricky bolo možné stanoviť, že s rozdielom napätia kyslíka 1 mm Hg. čl. u dospelého človeka v pokoji sa do krvi môže dostať 25-60 ml kyslíka za 1 minútu. Človek v pokoji potrebuje asi 25-30 ml kyslíka za minútu. Preto je rozdiel tlaku kyslíka 70 mm Hg. st, dostatočné na zabezpečenie tela kyslíkom za rôznych podmienok jeho činnosti: počas fyzickej práce, športových cvičení atď.

Rýchlosť difúzie oxidu uhličitého z krvi je 25-krát vyššia ako rýchlosť kyslíka, teda s rozdielom tlaku 7 mm Hg. Art., Oxid uhličitý má čas vyniknúť z krvi.

Prenášanie plynov v krvi

Krv prenáša kyslík a oxid uhličitý. V krvi, ako v každej kvapaline, môžu byť plyny v dvoch stavoch: fyzikálne rozpustené a chemicky viazané. Kyslík aj oxid uhličitý sa rozpúšťajú vo veľmi malých množstvách v krvnej plazme. Väčšina kyslíka a oxidu uhličitého sa transportuje v chemicky viazanej forme.

Hlavným nosičom kyslíka je hemoglobín v krvi. 1 g hemoglobínu viaže 1,34 ml kyslíka. Hemoglobín má schopnosť spájať sa s kyslíkom za vzniku oxyhemoglobínu. Čím vyšší je parciálny tlak kyslíka, tým viac sa tvorí oxyhemoglobín. V alveolárnom vzduchu je parciálny tlak kyslíka 100-110 mm Hg. čl. Za týchto podmienok sa 97 % hemoglobínu v krvi viaže na kyslík. Krv prenáša kyslík do tkanív vo forme oxyhemoglobínu. Tu je parciálny tlak kyslíka nízky a oxyhemoglobín – krehká zlúčenina – uvoľňuje kyslík, ktorý využívajú tkanivá. Väzbu kyslíka hemoglobínom ovplyvňuje aj napätie oxidu uhličitého. Oxid uhličitý znižuje schopnosť hemoglobínu viazať kyslík a podporuje disociáciu oxyhemoglobínu. Zvýšenie teploty tiež znižuje schopnosť hemoglobínu viazať kyslík. Je známe, že teplota v tkanivách je vyššia ako v pľúcach. Všetky tieto stavy napomáhajú disociácii oxyhemoglobínu, v dôsledku čoho krv uvoľňuje kyslík uvoľnený z chemickej zlúčeniny do tkanivového moku.

Vlastnosť hemoglobínu viazať kyslík je životne dôležitá dôležitosti pre telo. Niekedy ľudia zomierajú na nedostatok kyslíka v tele, obklopení najčistejším vzduchom. To sa môže stať človeku, ktorý sa ocitne v prostredí s nízkym tlakom (vo vysokých nadmorských výškach), kde má riedka atmosféra veľmi nízky parciálny tlak kyslíka. 15. apríla 1875 balón Zenith, ktorý niesol troch aeronautov, dosiahol výšku 8000 m. Keď balón pristál, prežil iba jeden človek. Príčinou smrti bol prudký pokles parciálneho tlaku kyslíka vo vysokej nadmorskej výške. Vo vysokých nadmorských výškach (7-8 km) sa arteriálna krv v zložení plynu približuje k venóznej krvi; všetky tkanivá tela začínajú pociťovať akútny nedostatok kyslíka, čo vedie k vážnym následkom. Výstup nad 5000 m si zvyčajne vyžaduje použitie špeciálnych kyslíkových prístrojov.

Špeciálnym tréningom sa telo dokáže prispôsobiť zníženému obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu. U trénovaného človeka sa prehlbuje dýchanie, zvyšuje sa počet erytrocytov v krvi v dôsledku ich zvýšenej tvorby v krvotvorných orgánoch a z krvného depa. Okrem toho sa zvyšujú kontrakcie srdca, čo vedie k zvýšeniu minútového objemu krvi.

Pre tréning sú široko používané tlakové komory.

Oxid uhličitý sa prenáša krvou vo forme chemických zlúčenín - hydrogenuhličitanov sodných a draselných. Väzba oxidu uhličitého a jeho uvoľňovanie krvou závisí od jeho napätia v tkanivách a krvi.

Okrem toho sa krvný hemoglobín podieľa na prenose oxidu uhličitého. V tkanivových kapilárach vstupuje hemoglobín do chemickej kombinácie s oxidom uhličitým. V pľúcach sa táto zlúčenina rozkladá s uvoľňovaním oxidu uhličitého. Asi 25-30% oxidu uhličitého uvoľneného v pľúcach je prenášaných hemoglobínom.

nazýva sa nebeské teleso caudate? 5) Oceány najbližšie k Astane, Almaty, Aktau. Oceány najďalej od Astany, Almaty, Aktau. 6) V čom sa meria farebný a zvukový jav? 7) Uveďte 10 zásob? 10) Koľko je celý kruh Zeme okolo osi? 10) Koľko je úplný kruh Zeme okolo Slnka? 11) Vymenujte rieky „najviac“? rastliny? 15) Vymenujte typy spoločenstiev? mozes preskocit ktore nevies a vopred pekne dakujem, len mame onedlho skusku z prirody a velmi to potrebujem a este raz velmi pekne dakujem za vsetko co robis

A TOTO JE NUTNÉ
PREHRADŤ VŠETKY BODY
1. Ktoré krvinky transportujú kyslík a oxid uhličitý?
1) krvné doštičky 2) erytrocyty
3) leukocyty 4) lymfocyty
2. Aký je rozdiel medzi vydychovaným vzduchom a vdychovaným vzduchom?
1) vysoký obsah dusíka, kyslíka a oxidu uhličitého
2) nižší obsah oxidu uhličitého a kyslíka
a veľký - dusík
3) nižší obsah dusíka a kyslíka
4) nižší obsah kyslíka, veľký obsah oxidu uhličitého a nezmenený obsah dusíka
3. V dôsledku čoho dochádza k výmene plynov v pľúcach?
1) difúzia 2) aktívny transport
3) pasívny transport 4) osmóza
4. Kde začína systémový obeh?
1) pravá predsieň 2) ľavá predsieň
3) ľavá komora 4) pravá komora
5. Aké zariadenie sa používa na stanovenie VC (vitálnej kapacity pľúc)?
4) spirometer
6. Aká veda skúma vnútornú stavbu organizmov?
1) anatómia 2) fyziológia
3) genetika 4) cytológia
7. Zmyslom dýchania je poskytnúť telu
1) energia
2) stavebný materiál
3) rezervné živiny
4) vitamíny
8. Ak človek veľa fajčí, tak on
1) zvyšuje sa množstvo biologicky aktívnych látok v pľúcnych vezikulách
2) pľúcne vezikuly sa zlepia kvôli poškodeniu
obloženie ich zvnútra filmom biologicky aktívnych látok
3) zvyšuje sa schopnosť hemoglobínu pripájať kyslík
4) pľúcne vezikuly strácajú svoju elasticitu a schopnosť vyčistiť
9. Vedie k uvoľneniu energie v tele
1) vzdelanie Organické zlúčeniny
2) difúzia látok cez bunkové membrány
3) oxidácia organickej hmoty v bunkách tela
4) rozklad oxyhemoglobínu na kyslík a hemoglobín
10. Cigaretový dym obsahuje viac ako 200 škodlivých látok,
vrátane oxidu uhoľnatého, ktorý
1) znižuje rýchlosť pohybu krvi
2) tvorí stabilné spojenie s hemoglobínom
3) zvyšuje zrážanlivosť krvi
4) znižuje schopnosť tela produkovať protilátky
11. Úlohou dýchania v živote organizmov je produkovať%
1) tvorba a usadzovanie organických látok
2) absorpcia oxidu uhličitého z prostredia
3) uvoľnenie energie potrebnej pre ich život
4) absorpcia organických látok z prostredia

12. Vzduch v dýchacích cestách sa ohrieva tým, že
1) ich steny sú lemované riasinkovým epitelom
2) v ich stenách sú žľazy, ktoré vylučujú hlien
3) malé krvné cievy sa rozvetvujú v ich stenách
4) pľúcne vezikuly pozostávajú z jednej vrstvy buniek
13. Keď sa človek otrávi oxidom uhoľnatým
1) bunky tela dostávajú menej kyslíka
2) znižuje sa vitálna kapacita pľúc
3) mení sa tvar červených krviniek
4) proces absorpcie sa spomaľuje živiny
14. Vitálna kapacita pľúc u dospelého zdravého človeka sa pohybuje od
1)1 až 2 l 2)6 až 7 l 3)3 až 5 l 4)7 až 8 l
15. Aký druh krvi u cicavcov a ľudí prúdi v žilách systémového obehu?
1) nasýtený oxidom uhličitým 2) nasýteným kyslíkom
3) arteriálna 4) zmiešaná

Lekcia číslo 7.

Téma: Vonkajšie dýchanie. Štruktúra dýchacieho cyklu.

Dych- súbor procesov, ktorých výsledkom je spotreba kyslíka organizmom a uvoľňovanie oxidu uhličitého.

Dýchanie u ľudí a vyšších zvierat zahŕňa tieto procesy:

1. Výmena vzduchu medzi vonkajším prostredím a alveolami pľúc.

2. Výmena plynov medzi alveolárnym vzduchom a krvou prúdiacou cez pľúcne kapiláry.

3. Transport plynov krvou.

4. Výmena plynov medzi krvou a tkanivami v tkanivových kapilárach.

5. Spotreba kyslíka bunkami a ich uvoľňovanie oxidu uhličitého.

O jednobunkové organizmy k výmene plynov dochádza cez celý povrch tela, u hmyzu - cez priedušnicu, ktorá preniká celým telom, u rýb - v žiabre. U obojživelníkov dochádza k 2/3 výmeny plynov cez kožu a 1/3 cez pľúca. U cicavcov k výmene plynov dochádza takmer výlučne v pľúcach a mierne cez kožu a tráviaci trakt.

Vonkajšie dýchanie.

Pľúca u hospodárskych zvierat sú umiestnené v hermeticky uzavretej hrudnej dutine, kde je negatívny tlak (nižší ako atmosférický). Hrudná dutina je zvnútra lemovaná pohrudnicou, ktorej jedna vrstva (parietálna) prilieha k hrudníku a druhá (viscerálna) pokrýva pľúca. Medzi nimi je medzera vyplnená seróznou tekutinou na zníženie trenia pľúc pri nádychu a výdychu. Pľúca sú zbavené svalov a pasívne sledujú pohyb hrudníka: keď sa hrudník roztiahne, roztiahne sa a nasáva vzduch (nádych), a keď klesnú, ustúpi (výdych). Dýchacie svaly hrudníka a bránice sa v dôsledku impulzov vychádzajúcich z dýchacieho centra sťahujú, čo zabezpečuje normálne dýchanie. Ak otvoríte hrudník, vzduch vstúpi do pleurálnej dutiny (pneumotorax) a tlak v nej sa vyrovná atmosférickému tlaku, v dôsledku čoho sa pľúca zrútia (atelektáza).

Negatívny tlak v pleurálnej dutine.

U zvieracích plodov plnia pľúca celú hrudnú dutinu. Výmena plynov prebieha cez placentu. Pľúca plodu nie sú zapojené do dýchania.

Po narodení sa pri prvom nádychu rebrá zdvihnú, ale v počiatočná poloha sa nemôžu vrátiť, pretože sú fixované v stavcoch.

Elastické tkanivo pľúc má tendenciu klesať, medzi pľúcami a hrudníkom sa vytvorí medzera, v ktorej je tlak pod atmosférickým. Takže v pľúcnych alveolách sa tlak rovná atmosférickému -760, v pleurálnej dutine - 745-754 mm Hg. Týchto 10-30 mm zabezpečuje expanziu pľúc. Pri nádychu sa objem hrudnej dutiny zväčšuje, tlak klesá, vzduch vstupuje do pľúc. Keď sa hrudník zrúti, hrudná dutina sa zmenšuje, tlak v nej stúpa a vzduch je vytlačený smerom von - dochádza k výdychu.

Pod frekvencia dych pochopiť počet dychových cyklov (nádych-výdych) za 1 min. Frekvencia dýchacích pohybov u zvierat závisí od intenzity metabolizmu, teploty prostredia, produktivity zvierat atď.

Veľké zvieratá dýchajú menej často ako malé, mladé zvieratá častejšie ako dospelí. Kravy s vysokou produkciou dýchajú častejšie ako kravy s nízkou produkciou. Fyzická práca, príjem potravy, vzrušenie zrýchľujú dýchanie.

Dychová frekvencia

U zvierat za 1 min

Pri dýchaní sa zúčastňujú vonkajšie a vnútorné medzirebrové svaly, svaly bránice. Podľa toho, ktoré svaly sa viac podieľajú na rozširovaní hrudníka, sa rozlišujú tri typy dýchania: rebrové alebo hrudné (pri nádychu sa sťahujú najmä vonkajšie medzirebrové svaly); brušné alebo bránicové (v dôsledku kontrakcie bránice); costabdominal, kedy sa na dýchaní podieľajú svaly hrudníka a bránice. V tehotenstve sa choroby brušných orgánov, typ dýchania mení na hrudník, keďže zvieratá „chránia“ choré orgány.

Pri dýchaní sa hrudník rozširuje a padá. Záznam dýchacích pohybov sa nazýva pneumogram, pomocou ktorého možno určiť frekvenciu a hĺbku dýchania.

Ochranné dýchacie reflexy zahŕňajú kašeľ, kýchanie, zastavenie, zvýšenie alebo zrýchlenie dýchania.

Kašeľ, kýchanie sa vyskytujú v dôsledku podráždenia receptorov horných dýchacích ciest mechanickými časticami, hlienom. Počas kašľania, kýchania dochádza k prudkému výdychu so zatvorenou hlasivkovou štrbinou, v dôsledku čoho sú odstránené dráždivé látky.

Reakciou tela je zastavenie dýchania. Ak je zvieraťu dovolené vdychovať čpavok, éter, chlór alebo iné štipľavo zapáchajúce látky, dochádza k zástave dýchania, čo zabraňuje vniknutiu dráždivých látok do pľúc.

Podráždenie bolesti najprv spôsobí oneskorenie a potom zrýchlenie dýchania.

Prenášanie plynov v krvi.

Keď sa nadýchnete, vzduch vstupuje do pľúcnych alveol, kde dochádza k výmene plynov cez kapiláry. Vdychovaný vzduch je zmes plynov: kyslík - 20,82%, oxid uhličitý - 0,03 a dusík - 79,15%. K výmene plynov v pľúcach dochádza v dôsledku difúzie oxidu uhličitého z krvi do alveolárneho vzduchu a kyslíka z alveolárneho vzduchu do krvi v dôsledku rozdielu v parciálnom tlaku plynov v alveolárnom vzduchu a krvi.

Čiastočný tlak- je to časť celkového tlaku zmesi plynov, ktorá sa pripisuje podielu jedného alebo druhého plynu v zmesi. Napätie oxidu uhličitého v žilovej krvi je teda 46 mm Hg. Art., a v alveolárnom vzduchu - 40, kyslík v alveolách pľúc - 100 mm Hg. Art., a venózna krv - 90.

Kyslík, ktorý sa dostáva do krvi, je rozpustený v plazme v množstve 0,3 % obj. a zvyšok sa viaže na hemoglobín, čím vzniká oxyhemoglobín, ktorý sa rozkladá v tkanivách. Množstvo kyslíka, ktoré dokáže viazať 100 ml krvi, sa nazýva kyslíková kapacita krvi. Uvoľnený hemoglobín sa viaže na oxid uhličitý (tvorí karbohemoglobín), 2,5 obj. % oxidu uhličitého sa rozpustí v krvnej plazme. Oxid uhličitý sa uvoľňuje z pľúc s vydychovaným vzduchom.

Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu

Atmosférický vzduch vstupujúci do pľúc počas inhalácie sa nazýva vdýchol vzduch; vzduch uvoľnený cez dýchacie cesty pri výdychu, - vydýchol. Vydychovaný vzduch je zmesou vzduchu plnenie alveoly, - alveolárny vzduch- so vzduchom v dýchacích cestách (v nosovej dutine, hrtane, priedušnici a prieduškách). Zloženie vdychovaného, ​​vydychovaného a alveolárneho vzduchu normálnych podmienkach u zdravého človeka je celkom konštantná a určujú ju nasledujúce čísla (tabuľka 3).

Tieto čísla môžu mierne kolísať v závislosti od rôznych podmienok (stav odpočinku alebo práce atď.). Ale za všetkých podmienok sa alveolárny vzduch líši od vdychovaného vzduchu výrazne nižším obsahom kyslíka a vyšším obsahom oxidu uhličitého. K tomu dochádza v dôsledku skutočnosti, že v pľúcnych alveolách vstupuje kyslík do krvi zo vzduchu a oxid uhličitý sa uvoľňuje späť.

Výmena plynov v pľúcach z dôvodu, že v pľúcne alveoly a venózna krv prúdi do pľúc, tlak kyslíka a oxidu uhličitého iný: tlak kyslíka v alveolách je vyšší ako v krvi a tlak oxidu uhličitého v krvi je naopak vyšší ako v alveolách. Preto sa v pľúcach prenáša kyslík zo vzduchu do krvi a oxid uhličitý sa prenáša z krvi do vzduchu. Takýto prechod plynov je vysvetlený určitými fyzikálnymi zákonmi: ak je tlak plynu v kvapaline a v okolitom vzduchu odlišný, potom plyn prechádza z kvapaliny do vzduchu a naopak, kým sa tlak nevyrovná.

Tabuľka 3

V zmesi plynov, ktorou je vzduch, je tlak každého plynu určený percentom tohto plynu a je tzv čiastočný tlak(z latinského slova pars – časť). Napríklad, atmosférický vzduch vyvíja tlak rovnajúci sa 760 mm Hg. Obsah kyslíka vo vzduchu je 20,94 %. Parciálny tlak atmosférického kyslíka bude 20,94 % celkového tlaku vzduchu, t.j. 760 mm, a rovný 159 mm Hg. Zistilo sa, že parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu je 100 - 110 mm a vo venóznej krvi a kapilárach pľúc - 40 mm. Parciálny tlak oxidu uhličitého je 40 mm v alveolách a 47 mm v krvi. Rozdiel v parciálnom tlaku medzi krvnými a vzdušnými plynmi vysvetľuje výmenu plynov v pľúcach. V tomto procese zohrávajú aktívnu úlohu bunky stien pľúcnych alveol a krvných kapilár pľúc, cez ktoré dochádza k prechodu plynov.

Prenášanie plynov v krvi

Krv nepretržite prenáša kyslík z pľúc do tkanív a oxid uhličitý z tkanív do pľúc. Arteriálna krv prúdiaca z pľúc obsahuje oveľa viac kyslíka, ako by podľa fyzikálnych zákonov rozpúšťania plynov v kvapalinách malo byť. Toto je vysvetlené tým väčšina kyslík sa v krvi nenachádza v rozpustenom, ale chemicky viazanom stave. Kyslík prichádzajúci z pľúcnych alveol do krvnej plazmy aktívne preniká do červených krviniek a spája sa s hemoglobínom, čím vzniká krehká chemická zlúčenina - oxyhemoglobín. Nové časti kyslíka prichádzajú z alveol do krvnej plazmy az nej do červených krviniek, až kým takmer všetok hemoglobín neprejde na oxyhemoglobín. Pri dýchaní atmosférického vzduchu za normálnych podmienok sa 96 % hemoglobínu premení na oxyhemoglobín a výsledkom je, že erytrocyty obsahujú 60-krát viac kyslíka ako krvná plazma. To poskytuje tkanivám množstvo kyslíka, ktoré potrebujú na výmenu.

Výmena plynov v tkanivách prebieha podľa rovnakého princípu ako v pľúcach. Pri prechode krvi krvnými kapilárami rôznych orgánov prechádza kyslík z oblasti vysokého parciálneho tlaku (krvná plazma) do oblasti nízkeho parciálneho tlaku (tkanivový mok). Z tkanivovej tekutiny vstupuje kyslík do buniek a okamžite vstupuje do chemické reakcie oxidácia. V dôsledku toho je parciálny tlak kyslíka vo vnútri buniek vždy nulový. Keď kyslík opúšťa krvnú plazmu, oxyhemoglobín sa premieňa na hemoglobín, čím sa zabezpečuje dostatočná koncentrácia kyslíka v plazme. K premene oxyhemoglobínu na hemoglobín prispieva mnoho faktorov, najmä nasýtenie krvi oxidom uhličitým a zvýšenie teploty krvi v orgánoch (napríklad vo svaloch počas ich kontrakcie).

Oxid uhličitý vznikajúci v bunkách v procese metabolizmu vstupuje do tkanivového moku a vytvára v ňom vysoký parciálny tlak. V krvi pretekajúcej krvnými kapilárami rôznych orgánov je parciálny tlak oxidu uhličitého oveľa nižší, takže oxid uhličitý prechádza z tkanivového moku do krvi. Krv obsahuje oveľa viac oxidu uhličitého, ako je možné v dôsledku jeho rozpustenia v kvapaline. Je to dané aj tým, že oxid uhličitý je v plazme nielen v rozpustenom stave, ale vstupuje aj do chemickej kombinácie s erytrocytovým hemoglobínom a plazmatickými soľami. Za účasti špeciálneho enzýmu sa oxid uhličitý pomerne ľahko spája aj s vodou krvnej plazmy, pričom vzniká kyselina uhličitá, ktorá sa v pľúcach opäť rozkladá na oxid uhličitý a vodu. To zaisťuje možnosť odvádzania všetkého oxidu uhličitého vytvoreného v tkanivách. Krv, ktorá sa vzdala kyslíka a je nasýtená oxidom uhličitým, sa nazýva venózna.

Venózna krv vstupuje do pľúc, kde dochádza k pľúcnemu dýchaniu.

Mechanizmus nádychu a výdychu

Akt dýchania pozostáva z rytmicky opakovaného nádychu a výdychu.

Vykonáva sa inhalácia nasledujúcim spôsobom. Pod vplyvom nervových impulzov sa sťahujú svaly zapojené do aktu inhalácie: bránica, vonkajšie medzirebrové svaly atď. Bránica počas kontrakcie klesá (splošťuje), čo vedie k zväčšeniu vertikálnej veľkosti hrudnej dutiny. S kontrakciou vonkajších medzirebrových a niektorých ďalších svalov stúpajú rebrá, pričom sa zväčšujú predozadné a priečne rozmery hrudnej dutiny. V dôsledku svalovej kontrakcie sa teda zväčšuje objem hrudníka (obr. 74). Vzhľadom na to, že v pleurálnej dutine nie je vzduch a tlak v nej je negatívny, súčasne so zväčšením objemu hrudníka sa pľúca rozširujú. Keď sa pľúca roztiahnu, tlak vzduchu v nich klesá (klesne pod atmosférický tlak) a atmosférický vzduch prúdi cez dýchacie cesty do pľúc. Následne pri nádychu postupne nastáva: svalová kontrakcia - zväčšenie objemu hrudníka - expanzia pľúc a pokles tlaku vo vnútri pľúc - prúdenie vzduchu cez dýchacie cesty do pľúc.

Ryža. 74. Schéma zobrazujúca zmeny hrudníka a bránice pri dýchaní

Po nádychu nasleduje výdych. Svaly zapojené do aktu inhalácie sa uvoľňujú (brána sa súčasne dvíha), rebrá v dôsledku kontrakcie vnútorných medzirebrových a iných svalov a vzhľadom na ich závažnosť klesajú. Objem hrudníka sa zmenšuje (pozri obr. 74), pľúca sú stláčané, tlak v nich stúpa (stáva sa vyšší ako atmosférický) a vzduch prúdi von dýchacími cestami.

Dýchacie pohyby sú rytmické. Dospelý človek v pokojnom stave má 16-20 dýchacích pohybov za minútu. U detí sú častejšie (u novorodenca asi 60 za minútu). Fyzická aktivita, najmä u slabo vyškolených ľudí, je spravidla sprevádzaná zvýšeným dýchaním. Pri mnohých ochoreniach dochádza aj k zvýšeniu dýchacích pohybov. Zvýšené dýchanie môže byť sprevádzané znížením jeho hĺbky. Počas spánku sa dýchanie spomaľuje.

Existujú dva typy dýchania: brušné (prevláda u mužov) a hrudné (u žien). V prvom type sa objem hrudnej dutiny zväčšuje hlavne v dôsledku kontrakcie bránice (zväčšenie vertikálnej veľkosti), v druhom - v dôsledku kontrakcie iných dýchacích svalov (zväčšenie predozadných a priečnych rozmerov hrudník).

Vitálna kapacita pľúc

Pre funkčné charakteristiky pľúc sa používa definícia ich vitálnej kapacity. Vitálna kapacita pľúc je množstvo vzduchu, ktoré je človek schopný po hlbokom nádychu vydýchnuť. V priemere je to 3500 cm3. Hodnota kapacity pľúc do značnej miery závisí od trénovanosti, veku a pohlavia.

Systematická telesná výchova a šport prispievajú k zvýšeniu vitálnej kapacity pľúc (u niektorých športovcov dosahuje 6000 - 7000 cm 3). U žien je vitálna kapacita v priemere nižšia ako u mužov; je väčšia u mladých ľudí ako u starších ľudí. Na zistenie vitálnej kapacity pľúc sa používa špeciálny prístroj – spirometer (obr. 75).

Obr 75. Spirometria (subjekt urobil hlboký výdych)

Pri pokojnom dýchaní sa jedným nádychom dostane do pľúc asi 500 cm 3 vzduchu. Tento zväzok sa nazýva dýchanie vzduchu. Pri maximálnom nádychu po pokojnom výdychu sa vzduch dostane do pľúc v priemere o 1500 cm 3 viac ako pri pokojnom dychu. Tento objem vzduchu sa nazýva dodatočné. Pri maximálnom výdychu po bežnom nádychu možno z pľúc odobrať v priemere o 1500 cm 3 viac vzduchu ako pri bežnom výdychu. Tento objem vzduchu sa nazýva rezerva. Všetky tri objemy vzduchu – dýchací, prídavný a rezervný – a spolu tvoria vitálna kapacita pľúca; v priemere: 500 cm 3 + 1 500 cm 3 + 1 500 cm 3 \u003d 3 500 cm 3 vzduchu.

Po výdychu, aj najhlbšom, zostáva v pľúcach asi 1000 cm 3 vzduchu. Tento zväzok sa nazýva zvyškový vzduch.

V dôsledku prítomnosti zvyškového vzduchu sa pľúca spustené do vody neponárajú. Pred narodením u plodu chýba pľúcne dýchanie a pľúca neobsahujú vzduch. Kúsok takých pľúc sa ponorí do vody. Vzduch vstupuje do pľúc po narodení s prvým nádychom.

Pneumotorax. Pri poranení hrudníka s poškodením pohrudnice sa do pohrudničnej dutiny dostane atmosférický vzduch - pneumotorax. V tomto prípade bude tlak v pleurálnej dutine rovnaký ako v pľúcach. Pľúca sa kvôli svojej elasticite zrútia a nezúčastňujú sa dýchania. V lekárskej praxi sa niekedy uchyľujú k umelému zavedeniu vzduchu do pleurálnej dutiny (umelý pneumotorax).

Regulácia dýchania

Mechanizmus regulácie dýchania je veľmi zložitý. V schematickej prezentácii sa scvrkáva na nasledovné. V medulla oblongata sa nachádza zhluk nervových buniek, ktoré regulujú dýchanie – dýchacie centrum. Jeho prítomnosť zaznamenal ruský vedec N. A. Mislavskij v roku 1885. V dýchacom centre sa rozlišujú dve sekcie: inhalačná a výdychová. Funkcia oboch sekcií je prepojená: pri excitácii inhalačnej sekcie dochádza k inhibícii výdychovej sekcie a naopak k inhibícii výdychovej sekcie dochádza k inhibícii inhalačnej sekcie. Okrem dýchacieho centra, ktoré sa nachádza v predĺženej mieche, sa na regulácii dýchania podieľajú špeciálne nahromadenia nervových buniek v moste a v diencephalone. Dýchacie centrum pôsobí na dýchacie svaly, od ktorých závisí zmena objemu hrudníka pri nádychu a výdychu nie priamo, ale cez miechu. V mieche sú skupiny buniek, ktorých výbežky (nervové vlákna) idú ako súčasť miechových nervov do dýchacích svalov. Keď je dýchacie centrum (oddelenie inhalácie) vzrušené nervové impulzy sa prenášajú do miechy a odtiaľ pozdĺž nervov do dýchacích svalov, čo spôsobuje ich kontrakciu; v dôsledku toho sa hrudník rozširuje a vdychuje. Zastavenie prenosu impulzov z dýchacieho centra (pri inhibícii inhalačného oddelenia) do miechy az nej do dýchacích svalov je sprevádzané relaxáciou týchto svalov; v dôsledku toho sa hrudník zrúti a dôjde k výdychu.

V dýchacom centre dochádza k striedavej zmene stavu excitácie a inhibície (nádych a výdych), čo spôsobuje rytmické striedanie nádychu a výdychu. Zmeny stavu dýchacieho centra závisia od nervových a humorálnych vplyvov. V tomto prípade dôležitú úlohu zohrávajú receptory pľúc a oxidu uhličitého v krvi. Pri inhalácii sa napínajú pľúca a tým dochádza k podráždeniu zakončení blúdivých nervov uložených v pľúcnom tkanive. Nervové vzruchy, ktoré vznikli v receptoroch, sa prenášajú pozdĺž blúdivého nervu do dýchacieho centra, čím spôsobujú excitáciu výdychového úseku a zároveň inhibíciu inhalačného úseku. V dôsledku toho sa zastaví prenos impulzov z dýchacieho centra do miechy, dochádza k výdychu. Pri výdychu dochádza k kolapsu pľúcneho tkaniva, receptory pľúc nie sú podráždené, nervové impulzy z receptorov nevstupujú do dýchacieho centra. V dôsledku toho sa výdychová časť dostane do stavu inhibície, zatiaľ čo inhalačná časť je vzrušená a dochádza k nádychu. Potom sa všetko znova opakuje. Vykonáva sa tak automatická samoregulácia dýchania: vdychovanie spôsobuje výdych a výdych spôsobuje vdychovanie.

Oxid uhličitý je špecifickým pôvodcom dýchania. Pri akumulácii oxidu uhličitého v krvi do určitej koncentrácie sú podráždené špeciálne receptory v stenách krvných ciev. Impulzy, ktoré vznikli v receptoroch, sa prenášajú pozdĺž nervových vlákien do dýchacieho centra (oddelenie inspirácie) a spôsobujú jeho excitáciu, ktorá je sprevádzaná prehĺbením a zrýchlením dýchania. Okrem toho má oxid uhličitý aj priamy vplyv na dýchacie centrum: zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého v krvi obklopujúcej dýchacie centrum spôsobuje jeho excitáciu. Pokles koncentrácie oxidu uhličitého v krvi je sprevádzaný, naopak, znížením dráždivosti dýchacieho centra (inspiračný úsek).

Ak sa v dôsledku intenzívnej svalovej práce alebo z iných dôvodov v krvi nahromadí nadmerné množstvo oxidu uhličitého, potom sa v dôsledku excitácie dýchacieho centra zrýchli dýchanie - dochádza k dýchavičnosti. V dôsledku toho sa oxid uhličitý rýchlo vylučuje z tela a jeho obsah v krvi sa stáva normálnym. Rýchlosť dýchania sa tiež stáva normálnou. Hromadenie oxidu uhličitého automaticky spôsobí jeho rýchle odstránenie a tým zníženie dráždivosti dýchacieho centra (inspiračný úsek).

Spolu s nadbytkom oxidu uhličitého je excitácia dýchacieho centra spôsobená aj nedostatkom kyslíka, ako aj niektorých ďalších látok, ktoré sa dostávajú do krvi, najmä špeciálnych liečivých látok. Treba si uvedomiť, že reflexný účinok na dýchacie centrum sa prejavuje nielen podráždením receptorov stien krvných ciev a samotných receptorov pľúc, ale aj inými vplyvmi (napríklad podráždením nosovej sliznice s amoniak, podráždenie pokožky studenou vodou atď.).

Dýchanie je podriadené mozgovej kôre, o čom svedčí aj fakt, že človek môže svojvoľne zadržať dych (hoci na veľmi krátky čas) alebo zmeniť jeho hĺbku a frekvenciu. Dôkazom kortikálnej regulácie dýchania je aj zvýšenie dýchania počas emocionálne stavy. S dýchaním sú spojené ochranné úkony: kašeľ a kýchanie. Vykonávajú sa reflexne a centrá týchto reflexov sa nachádzajú v medulla oblongata.

Kašeľ vzniká ako reakcia na podráždenie sliznice hrtana, hltana alebo priedušiek (keď sa tam dostanú čiastočky prachu, potravy a pod.). Pri kašli po hlbokom nádychu je vzduch silou vytlačený z dýchacích ciest a uvádza do pohybu hlasivky (vzniká charakteristický zvuk). Spolu so vzduchom sa odstraňuje to, čo dráždilo dýchacie cesty.

Kýchnutie sa vyskytuje ako reakcia na podráždenie nosovej sliznice na rovnakom princípe ako kašeľ.

Kašeľ a kýchanie sú ochranné dýchacie reflexy.

Fyziológia dýchania

Životne dôležitá aktivita živého organizmu je spojená s jeho absorpciou O2 a uvoľňovaním CO2. Z tohto dôvodu pojem dýchanie zahŕňa všetky procesy spojené s dodávkou O 2 z vonkajšieho prostredia do buniek a uvoľňovaním CO 2 z bunky do prostredia.

Pod fyziológiou dýchania rozumieme tieto procesy: vonkajšie dýchanie, výmena plynov v pľúcach, transport plynov krvou, tkanivovým a bunkovým dýchaním.

Vonkajšie dýchanie vykonáva ľudský dýchací aparát. Zahŕňa hrudník so svalmi, ktoré ho uvádzajú do pohybu a pľúca s dýchacími cestami. Hlavnými dýchacími svalmi sú bránica a medzirebrové svaly – vnútorné a vonkajšie.

Pri nádychu sa svalové vlákna bránice stiahnu, tá sa splošťuje a padá dole. V tomto prípade sa hrudník zvyšuje vo vertikálnom smere. Kontrakcia vonkajších rebrových svalov zdvihne rebrá a tlačí ich do strán a hrudnú kosť dopredu. V tomto prípade sa hrudník rozširuje v priečnom a predozadnom smere. S rozširovaním hrudnej dutiny sa pľúca pasívne rozširujú v dôsledku atmosferický tlak pôsobiace cez dýchacie cesty na vnútorný povrch pľúc. S expanziou pľúc sa vzduch v nich distribuuje vo väčšom objeme a tlak v dutine pľúc je nižší ako atmosférický tlak (o 3-4 mm Hg). Tlakový rozdiel je dôvodom, že do pľúc začne prúdiť atmosférický vzduch - dochádza k vdýchnutiu.

Výdych sa vykonáva v dôsledku uvoľnenia dýchacích svalov. Keď sa ich kontrakcia zastaví, hrudník klesne a vráti sa do pôvodnej polohy. Uvoľnená bránica stúpa a nadobúda tvar kupoly. Roztiahnuté pľúca zmenšujú objem. Všetko spolu vedie k zvýšeniu intrapulmonálneho tlaku. Vzduch vychádza z pľúc von – dochádza k výdychu.

Výmena plynov alebo ventilácia pľúc - ϶ᴛᴏ objem vzduchu prechádzajúceho pľúcami za jednu minútu - minútový objem dýchania. V pokoji sa rovná 5-8 l / min, pri svalovej práci sa zvyšuje.

Osoba vdychuje atmosférický vzduch, ktorý obsahuje 20,94 % kyslíka, 78,03 % dusíka a 0,03 % oxidu uhličitého. Vydychovaný vzduch obsahuje menej kyslíka (16,3 %) a 4 % oxidu uhličitého. V dôsledku rozdielu parciálneho tlaku O 2 vo vdychovanom a vydychovanom vzduchu sa kyslík zo vzduchu dostáva do pľúcnych alveol. Parciálny tlak CO 2 v kapilárach venóznej krvi je 47 mm Hg a parciálny tlak CO 2 v alveolách je 40. V dôsledku rozdielu parciálneho tlaku sa CO 2 z venóznej krvi dostáva do ovzdušia. Dusík sa nezúčastňuje výmeny plynu. Podmienky na výmenu plynov v pľúcach sú také priaznivé, že napriek tomu, že čas prechodu krvi cez kapiláry pľúc je cca 1 sekunda, napätie plynov v alveolárnej krvi prúdiacej z pľúc je rovnaké ako bolo by to po dlhšom kontakte.

Ak je ventilácia pľúc nedostatočná a v alveolách sa zvyšuje obsah CO 2, tak stúpa aj hladina CO 2 v krvi, čo okamžite vedie k zvýšeniu dýchania – dýchavičnosti.

Prenášanie plynov v krvi.

Plyny sú veľmi málo rozpustné v kvapaline: 100 ml krvi dokáže fyzicky rozpustiť asi 2 % kyslíka a 3 – 4 % oxidu uhličitého. Ale červené krvinky obsahujú hemoglobín, ktorý je schopný chemicky viazať O2 a CO2. Kombinácia hemoglobínu s kyslíkom sa bežne nazýva oxyhemoglobín Hb + O 2 ®HbO 2, ktorý je obsiahnutý v arteriálnej krvi. Oxyhemoglobín nie je silná zlúčenina, pretože ľudská krv obsahuje asi 15% hemoglobínu, potom 100 ml krvi môže priniesť až 21 ml O2. Ide o takzvanú kyslíkovú kapacitu krvi. Oxyhemoglobín s arteriálnou krvou sa posiela do tkanív a buniek, kde sa v dôsledku neustále prebiehajúcich oxidačných procesov spotrebúva O 2 . Hemoglobín zachytáva oxid uhličitý uvoľnený z tkanív a vzniká nestabilná zlúčenina HbCO 2 - karbhemoglobín. Asi 10% uvoľneného oxidu uhličitého vstupuje do takejto zlúčeniny. Zvyšok sa spojí s vodou a zmení sa na kyselinu uhličitú. Túto reakciu tisíckrát urýchľuje špeciálny enzým – karboanhydráza, ktorý sa nachádza v červených krvinkách. Ďalej kyselina uhličitá v tkanivových kapilárach reaguje s iónmi sodíka a draslíka za vzniku hydrogénuhličitanov (NaHCO 3, KHCO 3). Všetky tieto zlúčeniny sú transportované do pľúc.

Hemoglobín sa obzvlášť ľahko spája s oxidom uhoľnatým CO2 (oxid uhoľnatý) za vzniku karboxyhemoglobínu, ktorý nie je schopný prenášať kyslík. Jeho chemická afinita k hemoglobínu je takmer 300-krát vyššia ako k O 2 . Takže pri koncentrácii CO vo vzduchu rovnajúcej sa 0,1% sa ukáže, že asi 80% hemoglobínu v krvi nie je spojených s kyslíkom, ale s oxidom uhoľnatým. V dôsledku toho sa v ľudskom tele objavujú príznaky hladovania kyslíkom (vracanie, bolesť hlavy, strata vedomia). Mierna otrava oxidom uhoľnatým je reverzibilný proces: CO sa postupne oddeľuje od hemoglobínu a vylučuje sa pri dýchaní čerstvého vzduchu. V závažných prípadoch nastáva smrť.

Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu - pojem a druhy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu" 2017, 2018.